呂衛(wèi)軍

（渤海鉆探工程有限公司 天津）

鉆井隊處理泥漿凈化的臥式高速離心機突然出現(xiàn)劇烈振動，同時伴有撞擊聲，作業(yè)人員準(zhǔn)備切斷電源時，高速離心機突然爆炸破碎，飛出的碎片將一員工擊傷，高速離心機內(nèi)部著火。

1.高速離心機爆炸著火原因分析

鉆井液高速離心機是利用離心沉降原理分離鉆井懸浮液中粒徑≥2μm的固相顆粒，轉(zhuǎn)速一般在2000-3000r/min。分離時，懸浮液自螺旋推進(jìn)器的出液孔進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，在離心力作用下，固相顆粒被推向轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，通過螺旋推進(jìn)器上的葉片推至轉(zhuǎn)鼓小端排渣口排出，液相則通過轉(zhuǎn)鼓大端的溢流孔溢出，實現(xiàn)分離的目的。從爆炸著火必備的基本條件分析，高速離心機內(nèi)需同時具備有可燃?xì)怏w和著火源，才可能發(fā)生爆炸著火。

（1）可燃?xì)怏w。當(dāng)時鉆井循環(huán)使用的泥漿發(fā)生氣侵，泥漿中含有大量的硫化氫等可燃?xì)怏w，且泥漿處理凈化的上道工序未使用除氣器，使得含有大量可燃?xì)怏w的泥漿進(jìn)入高速離心機繼續(xù)分離，分離出來的大量氣體不能馬上排出，積聚在高速離心機內(nèi)部。

（2）著火源。臥式高速離心機在現(xiàn)場已使用10年，從現(xiàn)場離心機破碎情況分析，鑄造轉(zhuǎn)鼓上脫落下的鑄塊和螺旋推進(jìn)器上長期磨損脫落的葉片，在離心機高速旋轉(zhuǎn)的慣性作用下具備很大動能，在離心機內(nèi)無規(guī)則地高速旋轉(zhuǎn)運動，瞬間擊碎離心機殼體的同時產(chǎn)生高溫火花，點爆離心機內(nèi)存在的帶壓可燃?xì)怏w，引發(fā)高速離心機爆炸著火。

另一方面，臥式高速離心機是一種特殊的承壓設(shè)備，尤其是在循環(huán)泥漿發(fā)生氣侵又不按規(guī)定使用除氣器的情況下，離心機內(nèi)部積聚大量帶壓可燃?xì)怏w。轉(zhuǎn)鼓因疲勞破壞產(chǎn)生的裂紋在帶壓氣體的作用下，會加速擴展，超過轉(zhuǎn)鼓強度極限，帶壓氣體瞬間急劇膨脹發(fā)生爆炸，破碎金屬塊相互撞擊產(chǎn)生火花，點爆帶壓可燃?xì)怏w。

2.高速離心機主要構(gòu)件疲勞破壞分析

高速離心機運行過程中，轉(zhuǎn)鼓主要承受由于轉(zhuǎn)鼓自身質(zhì)量高速旋轉(zhuǎn)引起的離心力作用，可通過轉(zhuǎn)鼓角速度求得；而轉(zhuǎn)鼓受到的物粒離心壓力作用，與回轉(zhuǎn)半徑的平方成正比。實際上高速離心機可視為一種特殊的承壓容器，轉(zhuǎn)鼓一般用鑄造毛坯精加工而成，其回轉(zhuǎn)體質(zhì)量大，為保證其動平衡精度，要求回轉(zhuǎn)部件材料均勻性要好，對鑄件毛坯鑄造質(zhì)量要求高，各部件連接處配合精度要求高，以盡可能消減局部殘余應(yīng)力。但由于鑄件客觀存在一些不易發(fā)現(xiàn)的內(nèi)部缺陷，在循環(huán)交變應(yīng)力作用下，產(chǎn)生疲勞裂紋持續(xù)擴展進(jìn)而斷裂，造成轉(zhuǎn)鼓強度降低，嚴(yán)重時局部鑄塊從轉(zhuǎn)鼓上脫落。

螺旋推進(jìn)器表面葉片采用連續(xù)單螺旋整體葉片，葉片與懸浮液中的固相高速摩擦，葉片容易被物料磨損，特別是錐段部分的葉片更易磨損，造成局部葉片從根部斷裂脫落。

3.預(yù)防控制措施

（1）泥漿發(fā)生氣侵，禁止使用高速離心機。泥漿凈化處理過程中，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)測泥漿變化，一旦發(fā)現(xiàn)泥漿氣侵，立即停止使用高速離心機，避免可燃?xì)怏w來源。另外，除氣器要按規(guī)定使用，以及時除掉泥漿中混存的可燃?xì)怏w。

（2）加強設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測。配備測振儀等必要監(jiān)測工具，對高速離心機關(guān)鍵部位進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常征兆，消除設(shè)備隱患。設(shè)備旋轉(zhuǎn)部件應(yīng)定期進(jìn)行探傷檢查，預(yù)防內(nèi)部裂紋擴展；轉(zhuǎn)動部件按規(guī)定進(jìn)行動平衡檢查，防止疲勞斷裂。

（3）建立離心機報廢技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)場使用的高速離心機沒有量化的報廢技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，尤其是對轉(zhuǎn)鼓等關(guān)鍵部件沒有明確的技術(shù)報廢標(biāo)準(zhǔn)，致使一些內(nèi)部隱患不經(jīng)過探傷很難發(fā)現(xiàn)。應(yīng)建立高速離心機報廢技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，明確具體使用年限。超過規(guī)定年限的，必須進(jìn)行量化綜合評估，評估合格后方可監(jiān)控延期使用。

（4）優(yōu)化設(shè)備選型。加強高速離心機選型管理，從源頭上保證離心機質(zhì)量。一要嚴(yán)格選廠，嚴(yán)格廠家資質(zhì)審查，尤其是對高速離心機轉(zhuǎn)鼓鑄件毛坯質(zhì)量控制，轉(zhuǎn)鼓動平衡試驗?zāi)芰l件，應(yīng)細(xì)化技術(shù)規(guī)范。開展離心機經(jīng)濟技術(shù)評價，從可靠性、維修性，供貨廠家的售后服務(wù)、產(chǎn)品質(zhì)量等方面，提供量化評價標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化高速離心機選型，逐步推廣變頻高速離心機，避免離心機超載運行。